[发明专利]活塞式多功能气动机

说明书

一、技术领域

本发明涉及的“活塞式多功能气动机”属于气动机械领域。

二、背景技术

本发明涉及的“活塞式多功能气动机”(以下简称多功能气动机或气动机)是一种与活塞式内燃机、活塞式空气压缩机、活塞式气动马达类似的机械。已有的活塞式内燃机、空气压缩机、气动马达是功能相对单一的机械。本发明可在同一台机器上实现内燃机、空气压缩机、气动马达三种机械的功能。它所集成的各种功能共用部分或全部气缸、活塞组，且所集成的内燃机、压缩机、气动马达功能可单独运行，或将其中某两种功能同时运行。

三、发明内容

1、本发明涉及的活塞式多功能气动机是一种集成了内燃机、压缩机、气动马达三种功能或其中任意两种功能的新型气动机械。

2、该多功能气动机具有以下功能：

(1)作为类似于一般活塞式内燃机的动力机械工作，此时，该多功能气动机通过“吸气→压缩→吸热升温→膨胀做功→排气”的往复循环，消耗热能获得机械能；

(2)作为被外力驱动的空气压缩机工作，此时，该多功能气动机从自然界吸入空气，并消耗机械能将空气压缩后储存在高压气瓶中；

(3)作为气动马达工作，此时，多功能气动机通过消耗气瓶中的高压空气获得机械能；

(4)作为消耗热能的气动马达工作，此时，多功能气动机的气瓶释放压缩空气，并让压缩空气吸热升温，高温高压空气膨胀做功，从而对外输出能量；

(5)运行在功能一、二之间，此时，多功能气动机从外界吸入空气并压缩，空气到达压缩终端后，一部分被存入高压气瓶内，剩余部分经过吸热升温、膨胀做功后被排向自然界，排气完成后重新吸气，如此往复循环；本项功能的实质是：多功能气动机通过消耗热能压缩空气并储存，与此同时，它可减少压缩空气的储存而对外输出动力，也可接收外界动力而增加压缩空气的储存；

(6)运行在功能一、四之间，此时，多功能气动机从外界吸入空气并压缩，空气到达压缩终端后，高压气瓶再释放一部分空气，气瓶释放的空气与新压缩的空气合并，经吸热升温→膨胀做功后被排向自然界，排气完成后重新进入下一个循环；本项功能的实质是：多功能气动机通过释放气瓶储存的压缩空气增加参与膨胀做功过程的空气量，从而使其输出动力在功能一的基础上得到加强；

(7)自动充气功能

(8)停机功能；

(9)停机后再次启动功能；

(10)消耗少量能量空转的功能；

(11)随时起停功能；

该多功能气动机实际应用中确定的功能可为以上(1)～(11)项功能的部分或全部。

3、该多功能气动机通过在活塞式内燃机的基础上增加储气瓶，并结合对气门开闭方式、燃料供给及燃烧(供热)方式、以及对活塞位于上止点时的缸内容积(即燃烧室容积或压缩余量)、气缸级数等项目中的部分或全部进行改变，从而实现上述的各种功能。

4、该多功能气动机可利用多种形式的热能，如汽油、柴油、石油液化气、天燃气、氢气、醇类、煤炭等各种燃料燃烧的热能，以及废气余热、太阳能等。

5、该多功能气动机可通过吸气增压方式提高做功能力，增压方式可采用机械增压或利用废气涡轮增压。

四、附图说明

图1、图2表示该多功能气动机以二级气缸的形式实现时的气动循环方式。

附图中三种气路在气瓶位置、气路布置等方面有一定差别图，图1比较适用于汽油、石油液化气、天燃气、氢气等易于与空气混合、可采用火花塞点火的情况；图2对柴油、汽油等常用油料均可适用。

图1、图2中各编号对应的组件名称如下：

1——低压气缸

2——高压气缸

3——储存压缩空气的气瓶

4——节气阀(可选)

5——低压气缸压缩过程吸气门

6——低压气缸压缩过程排气门

71——冷却器(可选)

72——中冷转换气阀(可选)

8——高压气缸压缩过程吸气门

9——高压气缸压缩终端排气门

10——三通

11——气瓶阀门

12——高压气缸膨胀过程吸气门

13——高压气缸膨胀过程排气门

14——低压气缸膨胀过程吸气门

15——低压气缸膨胀过程排气门

16——废气余热利用热交换器(可选)

17——余热利用转换气阀(可选)

18——缸内压缩余量(燃烧室)

19——限压阀